Cinética Química
Páginas: 12 (2796 palabras)
Publicado: 4 de noviembre de 2012
CINÉTICA QUÍMICA
La cinética química se preocupa del estudio de las velocidades de reacción, las ecuaciones de velocidad y los mecanismos a través de los cuales éstas se producen.
Una reacción química ocurre cuando las moléculas de los reactivos se acercan los suficiente como para que los átomos puedan intercambiarse o reacomodarse. Los átomos y las moléculas son móviles en fase gaseosa oen solución. Así que las reacciones a menudo se realizan en una mezcla de gases o entre solutos de una solución. En el caso de una reacción homogénea (los reactivos y los productos están todos en la misma fase), cuatro factores afectan la velocidad de una reacción:
• Las concentraciones de los reactivos y a veces de los productos.
• Naturaleza de reactivos y productos.
• Latemperatura a la que ocurre la reacción.
• La presencia de un catalizador.
La velocidad de cualquier proceso se expresa como el cambio en alguna cantidad medible por unidad de tiempo. Para el caso de una reacción química, la velocidad de reacción se define como el cambio en la concentración de un reactivo o producto por unidad de tiempo.
Para ilustrar este concepto, consideremos ladescomposición de una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno, H2O2.
2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)
Si se parte con una solución 0,100 M de H2O2 y, pasados 10 segundos se encuentra que esta es de 0,093 M, la velocidad media de descomposición puede determinarse de la siguiente manera:
Variación en la concentración de H2O2 = Δ [H2O2] = 0,093 M – 1,000 M = - 0,017 M
Variaciónen el tiempo = Δt = 10 seg.
Para evitar que la velocidad de reacción de una sustancia que disminuye su concentración sea una magnitud negativa, se toma la velocidad de reacción como la velocidad de variación de su concentración con signo negativo
Aunque todas las reacciones necesitan un lapso definido para llegar a completarse o alcanzar el equilibrio, algunas son tan rápidasque parecen ser instantáneas. Por ejemplo, la reacción de los iones H+ con los iones OH-, es un caso concreto. Otras reacciones son tan lentas que parecen no producirse. Por ejemplo, una mezcla de hidrógeno y oxígeno, a temperatura ambiente, puede existir durante años sin que simule reacción alguna.
Es importante hacer notar que la velocidad de una reacción química, cuando se encuentranimplicadas dos o más reactivos, puede presentar un valor numérico diferente según la forma en que se la defina y mida. Por ejemplo, si se considera la reacción:
N2 + 3H2 → 2 NH3
Debido a que por cada mol de nitrógeno (N2) que reacciona se forman dos moles de amoniaco (NH3), es evidente que la velocidad de formación del amoniaco será en doble que la velocidad de desaparición del nitrógenoPor la misma razón, la velocidad de desaparición del hidrógeno (H2), es el triple de la velocidad de desaparición del nitrógeno
Para una reacción general del tipo
aA + bB → cC + dD
la velocidad de la reacción se puede expresar como:
Los signos negativos indican que los reactivos se están consumiendo, y el positivo que las concentraciones delos productos se están formando.
Efecto de la concentración.
La velocidad de la mayor parte de las reacciones químicas cambia cuando cambian las concentraciones de los reactantes. El efecto de la concentración sobre la velocidad de reacción queda determinado por la Ley de acción de masas, establecida en 1887 por los químicos noruegos Guldberg y Waage, que dice: “La velocidad de una reacciónquímica es, en general, directamente proporcional al producto de las concentraciones de las masas activas de todas las especies químicas que en ella participan”.
Se define como masa activa: “la concentración de una especie química elevada a un exponente igual al coeficiente de la especie en la reacción equilibrada”.
Por ejemplo, si dos sustancias A y B, de concentraciones conocidas,...
La cinética química se preocupa del estudio de las velocidades de reacción, las ecuaciones de velocidad y los mecanismos a través de los cuales éstas se producen.
Una reacción química ocurre cuando las moléculas de los reactivos se acercan los suficiente como para que los átomos puedan intercambiarse o reacomodarse. Los átomos y las moléculas son móviles en fase gaseosa oen solución. Así que las reacciones a menudo se realizan en una mezcla de gases o entre solutos de una solución. En el caso de una reacción homogénea (los reactivos y los productos están todos en la misma fase), cuatro factores afectan la velocidad de una reacción:
• Las concentraciones de los reactivos y a veces de los productos.
• Naturaleza de reactivos y productos.
• Latemperatura a la que ocurre la reacción.
• La presencia de un catalizador.
La velocidad de cualquier proceso se expresa como el cambio en alguna cantidad medible por unidad de tiempo. Para el caso de una reacción química, la velocidad de reacción se define como el cambio en la concentración de un reactivo o producto por unidad de tiempo.
Para ilustrar este concepto, consideremos ladescomposición de una disolución acuosa de peróxido de hidrógeno, H2O2.
2 H2O2 (ac) → 2 H2O (l) + O2 (g)
Si se parte con una solución 0,100 M de H2O2 y, pasados 10 segundos se encuentra que esta es de 0,093 M, la velocidad media de descomposición puede determinarse de la siguiente manera:
Variación en la concentración de H2O2 = Δ [H2O2] = 0,093 M – 1,000 M = - 0,017 M
Variaciónen el tiempo = Δt = 10 seg.
Para evitar que la velocidad de reacción de una sustancia que disminuye su concentración sea una magnitud negativa, se toma la velocidad de reacción como la velocidad de variación de su concentración con signo negativo
Aunque todas las reacciones necesitan un lapso definido para llegar a completarse o alcanzar el equilibrio, algunas son tan rápidasque parecen ser instantáneas. Por ejemplo, la reacción de los iones H+ con los iones OH-, es un caso concreto. Otras reacciones son tan lentas que parecen no producirse. Por ejemplo, una mezcla de hidrógeno y oxígeno, a temperatura ambiente, puede existir durante años sin que simule reacción alguna.
Es importante hacer notar que la velocidad de una reacción química, cuando se encuentranimplicadas dos o más reactivos, puede presentar un valor numérico diferente según la forma en que se la defina y mida. Por ejemplo, si se considera la reacción:
N2 + 3H2 → 2 NH3
Debido a que por cada mol de nitrógeno (N2) que reacciona se forman dos moles de amoniaco (NH3), es evidente que la velocidad de formación del amoniaco será en doble que la velocidad de desaparición del nitrógenoPor la misma razón, la velocidad de desaparición del hidrógeno (H2), es el triple de la velocidad de desaparición del nitrógeno
Para una reacción general del tipo
aA + bB → cC + dD
la velocidad de la reacción se puede expresar como:
Los signos negativos indican que los reactivos se están consumiendo, y el positivo que las concentraciones delos productos se están formando.
Efecto de la concentración.
La velocidad de la mayor parte de las reacciones químicas cambia cuando cambian las concentraciones de los reactantes. El efecto de la concentración sobre la velocidad de reacción queda determinado por la Ley de acción de masas, establecida en 1887 por los químicos noruegos Guldberg y Waage, que dice: “La velocidad de una reacciónquímica es, en general, directamente proporcional al producto de las concentraciones de las masas activas de todas las especies químicas que en ella participan”.
Se define como masa activa: “la concentración de una especie química elevada a un exponente igual al coeficiente de la especie en la reacción equilibrada”.
Por ejemplo, si dos sustancias A y B, de concentraciones conocidas,...
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